Andreas Christ, Katharina Honegger, Francesca Faraci, José Fayos-Fernández, Markus Tuor, Sonja Negovetić, Niels Kuster

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1 Untersuchung zu altersabhängigen Wirkungen hochfrequenter elektromagnetischer Felder auf der Basis relevanter biophysikalischer und biologischer Parameter 1. Zwischenbericht Andreas Christ, Katharina Honegger, Francesca Faraci, José Fayos-Fernández, Markus Tuor, Sonja Negovetić, Niels Kuster Zürich, Dezember 2006

2 Altersabhängige Wirkungen hochfrequenter Felder 1 Der Bericht gibt die Auffassung und Meinung des Auftragnehmers wieder und muß nicht mit der Meinung des Auftraggebers (Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit) übereinstimmen.

3 Altersabhängige Wirkungen hochfrequenter Felder 2 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung und Zielsetzung 3 2 Entwicklung hochaufgelöster numerischer Kopfmodelle für elektromagnetische und thermische Simulationen Einführung SechsjährigerJungederVirtualFamily Elfjähriges MädchenderVirtualFamily DreijährigesKind MännlicherErwachsenerdesVisibleHumanProjektes Verfahren zur nichtinvasiven Temperaturmessung im Gehörgang und auf der Haut AnforderungenandieMeßeinrichtung Meß- und Befeldungseinrichtung Messung des Temperaturanstiegs im GehörgangundaufderHaut Befeldung mit einem generischen Mobiltelefon Befeldung mit einem handelsüblichenmobiltelefon DurchführungderMessungen Kriterien fürdieauswahlderprobanden Ablaufprotokoll Zusammenfassung 14

4 Altersabhängige Wirkungen hochfrequenter Felder 3 1 Einführung und Zielsetzung Für die zuverlässige numerische Untersuchung der Belastung bestimmter Hirnregionen bei Kindern durch elektromagnetische Felder bei der Benutzung von Mobiltelefonen ist die genaue Modellierung der Anatomie des Gehirns von entscheidender Bedeutung. Skalierte Modelle von Köpfen Erwachsener, die in der Vergangenheit häufig für dosimetrische Simulationen verwendet wurden, sind auf Grund unterschiedlicher Proportionen offensichtlich nicht für diesen Zweck geeignet. Ein Überblick zu diesen Studien findet sich beispielsweise in [Schmid et al., 2005, Christ et al., 2006b]. Im Rahmen dieses Projektes sollen daher anatomisch korrekte Kopfmodelle dreier Kinder und eines Erwachsenen entwickelt werden, die die numerisch Bestimmung der Belastung verschiedener Hirnregionen durch elektromagnetische Felder sowie die Simulation möglicher Erwärmung durch die Absorption dieser Felder im Gewebe ermöglichen. Weiterhin soll zur experimentellen Validierung dieser Ergebnisse eine Meßeinrichtung entwickelt werden, mit der die Erwärmung auf der Hautoberfläche für verschiedene Befeldungsszenarien erfaßt werden kann. Folgende Ziele werden daher im Rahmen dieses Zwischenberichtes erarbeitet: Entwicklung neuer hochauflösender anatomischer Kopfmodelle dreier Kinder und eines Erwachsenen unter besonderer Berücksichtigung verschiedener Hirnregionen Entwicklung eines Verfahrens zur nichtinvasiven Temperaturmessung im Gehörgang und auf der Haut 2 Entwicklung hochaufgelöster numerischer Kopfmodelle für elektromagnetische und thermische Simulationen 2.1 Einführung Für die Entwicklung der anatomischen Kopfmodelle werden Magnetresonanzaufnahmen dreier Kinder und Kryosektionsfotographien eines Erwachsenen [Ackerman, 1998] verwendet. Die Modelle werden in einem sogenannten Compound -Format erstellt, das die geometrischen Details der Originalaufnahmen erhält und freie Positionierung und Diskretisierung im Rechengitter erlaubt. Nähere Informationen zum Compound -Format und der Vorgehensweise bei der Segmentierung finden sich in [Christ et al., 2006b]. Bei den anatomischen Modellen handelt es sich sowohl um vollständige Neuentwicklungen (Abschnitte 2.2 und 2.3) als auch um Weiterentwicklung bereits existierender Modelle (Abschnitte 2.4 und 2.5). Die folgenden Geweberegionen wurden bei der Segmentierung miteinbezogen bzw. verbessert oder ergänzt: Hippocampus Hypothalamus Pinealdrüse Auge Knochenmark im seitlichen Schädelknochen Eine vollständige Übersicht der Gewebe und Organe der vier Modelle findet sich in Tabelle 1.

5 Altersabhängige Wirkungen hochfrequenter Felder 4 Gewebe bzw. sechsjähriger elfjähriges männlicher dreijähriges Organ Junge Mädchen Erwachsener Kind Bindegewebe Blutgefäße Epiglottis Fett Glaskörper Graue Hirnmasse Haut Hippocampus Hornhaut Hypophyse Hypothalamus Kleinhirn Knochen Knochenmark Knorpel Linse Liquor Lufteinschlüsse Mandeln Medulla Oblongata Mesencephalon Muskeln Nerven Pinealdrüse Pons Speicheldrüse Subkutanes Fettgewebe Thalamus Weiße Hirnmasse Zähne Zunge Tabelle 1: Segmentierte Organe und Gewebe der einzelnen Kopfmodelle 2.2 Sechsjähriger Junge der Virtual Family Das anatomische Modell des Kopfes eines sechsjährigen Jungen (1,07 m Körpergröße, 17 kg Gewicht) wurde aus hochauflösenden Magnetresonanzaufnahmen erstellt. Diese Aufnahmen wurden für das Projekt Virtual Family durchgeführt, das die Entwicklung von Ganzkörpermodellen zweier Kinder und zweier Erwachsener zum Ziel hat [Christ et al., 2006a].

6 Altersabhängige Wirkungen hochfrequenter Felder 5 Glaskörper Hypophyse Pons Medulla Oblongata Knochen Hypothalamus Pinealdrüse Hippocampus Knochenmark Haut Subcutis Bindegewebe Liquor Abbildung 1: Segmentierung der MR-Aufnahmen des Kopfes des sechsjährigen Jungen (links, mitte), Segmentierung des Knochenmarks im seitlichen Schädelknochen (rechts) Pinealdrüse Hippocampus Pons Thalamus Hypothalamus Hypophyse Abbildung 2: Dreidimensionale Ansicht des rekonstruierten Kopfes des sechsjährigen Jungen (links), Lage der Hirnregionen (rechts) Die Aufnahmen wurden in axialer Richtung mit einer Auflösung von 0, 5 0, 5mm 2 mit T1-Kontrast durchgeführt. Der Abstand der einzelnen Schnittbilder des Kopfbereiches beträgt 1,0 mm. Abbildung 1 zeigt die Segmentierung zweier Schnittbilder, die die in Abschnitt 2.1 aufgeführten Hirnregionen enthalten. Die Segmentierung des Knochenmarks im seitlichen Schädelknochen ist rechts unten in Abbildung 1 dargestellt. Abbildung 2 zeigt die dreidimensionale Rekonstruktion des Kopfes des Jungen sowie die Lage der für das Projekt relevanten Hirnregionen innerhalb des Schädels.

7 Altersabha ngige Wirkungen hochfrequenter Felder 6 Thalamus Pinealdrüse Mesencephalon Kleinhirn Abbildung 3: Segmentierung der MR-Aufnahmen des Kopfes des elfja hrigen Ma dchens Pinealdrüse Thalamus Hippocampus Hypophyse Hypothalamus Pons Abbildung 4: Dreidimensionale Ansicht des rekonstruierten Kopfes des elfja hrigen Ma dchens (links), Lage der Hirnregionen (rechts) 2.3 Elfja hriges Ma dchen der Virtual Family Das Kopfmodell eines elfja hrigen Ma dchens (1,48 m Ko rpergro ße, 34 kg Gewicht) wurde ebenfalls aus fu r das Projekt Virtual Family durchgefu hrten MR-Aufnahmen entwickelt. Die Auflo sung der Schnittbilder entspricht denen des sechsja hrigen Jungen (Abschnitt 2.2). Abbildungen 3 und 4 zeigen ein Beispiel einer segmentierten Magnetresonanzaufnahme und die dreidimensionale Rekonstruktion des Kopfes.

8 Altersabhängige Wirkungen hochfrequenter Felder 7 Thalamus Pinealdrüse Hypothalamus Mesencephalon Abbildung 5: Segmentierung der MR-Aufnahmen des Kopfes des dreijährigen Kindes Thalamus Pinealdrüse Hypothalamus Hippocampus Abbildung 6: Dreidimensionale Ansicht des rekonstruierten Kopfes des dreijährigen Kindes (links), Lage der Hirnregionen (rechts) 2.4 Dreijähriges Kind Das Modell des Kopfes des dreijährigen Kindes wurde ursprünglich für die in [Schönborn et al., 1998] beschriebene Studie entwickelt. Es basiert auf Magnetresonanzaufnahmen in saggitaler Ebene mit einer Auflösung von 2, 0 2, 0mm 2 und 1,1 mm Abstand (Abbildung 5). Geschlecht, Körpergröße und Gewicht des Kindes sind nicht bekannt. Die dreidimensionale Rekonstruktion des Kopfes und die Lage der relevanten Hirnregionen sind in Abbildung 6 dargestellt.

9 Altersabha ngige Wirkungen hochfrequenter Felder 8 Hypothalamus Hippocampus Pinealdrüse Abbildung 7: Segmentierung der Kryosektionsaufnahmen des Kopfes des ma nnlichen Erwachsenen Thalamus Hypothalamus Pinealdrüse Hypophyse Hippocampus Abbildung 8: Dreidimensionale Ansicht des rekonstruierten Kopfes des ma nnlichen Erwachsenen (links), Lage der Hirnregionen (rechts) 2.5 Ma nnlicher Erwachsener des Visible Human Projektes Fu r das Kopfmodell des ma nnlichen Erwachsenen wurden die Kryosektionsfotographien des Vi sible Human -Projektes verwendet [Ackerman, 1998]. Aufgrund der hohen Auflo sung der axialen Schnittbilder 0, 3 0, 3 mm2 und der farbigen Darstellung ist die hochgenaue Segmentierung kleinster Geweberegionen mo glich (Abbildung 7). Der Abstand der Schnittbilder betra gt 1,0 mm. In Abbildung 8 sind die dreidimensionale Rekonstruktion des Kopfes sowie die Lage der relevanten Hirnregionen innerhalb des Scha dels dargestellt.

10 Altersabhängige Wirkungen hochfrequenter Felder 9 3 Verfahren zur nichtinvasiven Temperaturmessung im Gehörgang und auf der Haut 3.1 Anforderungen an die Meßeinrichtung Für die meßtechnische Erfassung einer bei Benutzung von Mobiltelefonen induzierten möglichen Temperaturerhöhung wurde eine Meßeinrichtung entwickelt, die es ermöglicht, thermische Effekte durch die Absorption der elektromagnetischen Felder im Kopf und durch die elektrischen Verluste im Mobiltelefon getrennt zu erfassen. Hierbei wird ein generisches ferngespeistes Telefonmodell und ein handelsübliches Mobiltelefon verwendet. Durch die Fernspeisung läßt sich die Erwärmung des Gehäuses durch elektrische Verluste der Batterie bzw. der Elektronik praktisch ausschließen. Die Auswahl der Telefone, Frequenz und Position wird auf Grund der Untersuchen zur gesamten absorbierten Leistung im Ohrbereich bestimmt. Die Einrichtung soll folgenden Kriterien genügen: Fixierung der Mobiltelefone am Kopf des Probanden, die einerseits zur einer klar definierten Exposition mit kleinen Variationen des Ohrbereiches führt und andererseits genügend bequem ist, um sie zwei Stunden zu tragen. Das Frequenzband und die relative Position der Telefone zum Kopf werden so gewählt, daß es zu maximaler Exposition des Ohrbereiches kommt. Denn nur unter diesen Bedingungen wird eine allgemeine Aussage zur maximalen Temperaturerhöhung möglich werden. Befeldung des Kopfes durch ein handelsübliches Mobiltelefon im PCL 5-Modus (ca. 33 dbm Ausgangsleistung) an einem Basisstationssimulator Befeldung des Kopfes durch eine generisches Mobiltelefon in mit einem GSM Signal (GSMbasic [Mertens et al., 2001]) mit einer zum Erreichen einer 10 g Peak Spatial Average SAR von 2 W/kg erforderlichen Leistung (generisches Mobiltelefon) Nichtinvasive Messung der Temperatur der Hautoberfläche im Gehörgang und auf der Wange des Probanden 3.2 Meß- und Befeldungseinrichtung Messung des Temperaturanstiegs im Gehörgang und auf der Haut Für die Messung des Temperaturanstiegs im Gehörgang und auf der Haut werden die Miniatursonden verwendet, die bereits in [Christ et al., 2006b] beschrieben wurden. Ihre technischen DatensindinTabelle2zusammengefaßt.Für die Messung der Temperatur auf der Wange kann die Sonde direkt mit medizinischem Klebeband befestigt werden. Für die Plazierung der Sonde im Gehörgang wird die in Abbildung 9 dargestellte einfache aber zweckmässige Anordnung vorgeschlagen. Die Sonde wird in einem Teflonschlauch in einem weichen Ohrenstöpsel befestigt. Die Sondenspitze liegt frei auf der Oberfläche des Ohrenstöpsels. Zum Einführen der Sonde in den Gehörgang kann der Ohrenstöpsel zusammengedrückt werden. Der Schlauch schützt dabei die Zuleitung der Sonde. Im Gehörgang wird die Meßspitze der Sonde durch den sich entfaltenden Ohrenstöpsel von innen an die Haut des Gehörgangs gepreßt, so daß die sichere thermische Ankopplung gewährleistet ist. Durch den Stöpsel sind die Sonde und der Gehörgang thermisch von der Umgebungstemperatur isoliert, und die Kühlung der Hautoberfläche durch Konvektion wird unterbunden. Für die Erfassung eines sehr geringen Temperaturanstiegs, wie er bei der vorgesehenen Befeldung zu erwarten ist, erscheint diese Anordnung besonders günstig, da sie Unsicherheiten durch den Einfluß der Umgebung minimiert.

11 Altersabhängige Wirkungen hochfrequenter Felder 10 Aufbau Meßbereich Genauigkeit ( T ) Genauigkeit (dt/dt) Empfindlichkeit (SAR) Zeitkonstante E-Feldinterferenz Abmessungen Abstand Spitze - NTC Sensor mit NTC und hochohmigen Leitungen (Vierdrahtverfahren), eingebaute Schirmung gegen statische Aufladung 0 C-60 C < ±0, 01 C, ±2 mk Rauschen (0,1 s Samplingzeit) ±2 %, Rauschen ±0.1 mk/s (10 s Auswertungszeit) 0,2 mw/g in gewebesimulierender Flüssigkeit < 1s E-Feld entlang der Sondenachse: 0.6 mk/s bei 1000 V/m über 50 mm E-Feld senkrecht zur Sondenachse: kein meßbarer Effekt Sondenspitze 1 mm Durchmesser 1mm Tabelle 2: Spezifikation der Temperaturmeßsonden Thermosonde mit Meßspitze Ohrenstöpsel Sonden auf der Haut und im Gehörgang Teflonschlauch Abbildung 9: Vorrichtung zur Befestigung des Temperatursensors im Gehörgang: Aufbau (links), Skizze (mitte) und am Probanden angebrachte Sonden (rechts) Die Ergebnisse einer mit dem Aufbau ohne Befeldung durchgeführten Versuchsmessung sind in Abbildung 10 dargestellt. Bei der Messung auf der Wange stellt sich relativ schnell eine konstante Temperatur ein. Das im Vergleich zur Messung im Gehörgang etwas höhere Rauschen ist auf den größeren Einfluß der Schwankungen der Umgebungstemperatur zurückzuführen. Bei der Messung im Gehörgang werden etwa acht Minuten bis zur Stabilisierung des Meßwertes benötigt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Ohrenstöpsel ebenfalls auf Körpertemperatur erwärmt werden muß. Die Bestimmung einer Zeitkonstante, die den Erwärmungsvorgang beschreibt, ist jedoch schwierig, da sich der Ohrenstöpsel nach dem Einführen in den Gehörgang entfaltet und sich daher das Luftvolumen im Gehörgang und der Anpreßdruck des Sensors auf die Haut ändern. Aufeinanderfolgende Messungen desselben Probanden haben gezeigt, daß bei neuer Positionierung des Sensors im Gehörgang desselben Probanden bei unmittelbar aufeinanderfolgenden Messungen eine Wiederholgenauigkeit der gemessenen Temperatur von besser als ±0.03 C erreicht werden kann. Trotzdem können geringe Schwankungen der Körpertemperatur über den Meßzeitraum nicht ausgeschlossen werden. Die Temperatur wird daher über den gesamten Versuchszeitraum auch nach der eigentlichen Befeldung noch erfaßt (Abschnitt 3.3.2) Befeldung mit einem generischen Mobiltelefon Die Meßeinrichtung besteht aus einem Signalgenerator und einem Verstärker zur Speisung eines generischen Mobiltelefons mit Monopolantenne (Abbildung 12). Die Komponenten der Expositionseinrichtung sind in Tabelle 3 zusammengefaßt. Ein solches generisches Telefon ist in

12 Altersabhängige Wirkungen hochfrequenter Felder Messung auf der Haut Messung im Ohr Temperatur in C Zeit in Sekunden Abbildung 10: Verlauf der Temperatur im Gehörgang und auf der Haut während einer Versuchsmessung Abbildung 11: Generisches Mobiltelefon mit Monopolantenne für 900 MHz (links), SAR-Messung am SAM-Phantom (rechts) Abbildung 11 dargestellt. Es besteht aus einer zwischen zwei dielektrischen Quadern montierten Massefläche, auf der eine Monopolantenne angebracht ist. Die Speisung des Telefons erfolgt durch einen eingebauten λ/4-stub, der Oberflächenströme auf der Zuleitung unterdrückt. Die Telefone wurden bereits in [Kainz et al., 2005] validiert. Die Bestimmung der SAR unter besonderer Berücksichtigung der Anatomie der Köpfe von Kindern wird im zweiten Arbeitspaketes des Projektes vor den eigentlichen Messungen an den Probanden erfolgen. Wie bereits erwähnt, wird für die Befeldung ein generisches GSM-Signal verwendet (GSMbasic [Mertens et al., 2001]). Die SAR wird während der Befeldung durch Kontrolle der Vorwärtsleistung des Verstärkers und der reflektierten Leistung automatisch nachgeregelt. Zusätzlich wird die maximale Speiseleistung der Antenne durch ein Dämpfungsglied begrenzt. Die Daten der Temperaturmeßsonden werden über ein EASY 4-System erfaßt und protokolliert (Abschnitt 3.2.1).

13 Altersabhängige Wirkungen hochfrequenter Felder 12 Signalgenerator und Verstärker Generisches Telefon Träger für Telefone Mobiltelefon Erfassungssystem für Temperaturmessungen Temperatursonden Abbildung 12: Expositions- und Meßeinrichtung für die Telefone und die Temperatursonden Komponente Typ Signalgenerator Rohde & Schwarz SML02 Verstärker LS-Elektronik Richtkoppler MECA 722N V Detektordioden Advanced Control Components ACSP-2663NZC15 Dämfungsglied 50 W, 3 db (JFW 50FH) Datalogger Agilent 34970A Generisches Telefon Eigenentwicklung Basisstationssimulator Rohde & Schwarz CNU200 Mobiltelefon aus den Untersuchungen zu bestimmen Meßwerterfassungssystem SPEAG EASY 4 Meßwandler SPEAG DAEasy 4 Temperatursonden SPEAG T1LAB Tabelle 3: Komponenten der Expositionseinrichtung Befeldung mit einem handelsüblichen Mobiltelefon Im Rahmen des zweiten Arbeitspaketes werden numerische Untersuchungen mit CAD-Modellen handelsüblicher Mobiltelefone verschiedener Bauweisen (Helixantenne, integrierte Patch-Antenne, Brick-Design, Clam-Shell-Design usw.) durchgeführt. Validierte numerische Modelle verschiedener Telefone stehen hierzu bereits zur Verfügung [Chavannes et al., 2003, Benkler et al., 2006, Chavannes et al., 2006]. An Hand dieser Studien wird ein für die Messungen geeignetes Mobiltelefon ausgewählt, das eine möglichst hohe SAR im Bereich des Ohres induziert. Dieses wird dann über einen Basisstationssimulator bei maximaler Ausgangsleistung betrieben. 3.3 Durchführung der Messungen Kriterien für die Auswahl der Probanden Für die Versuche sollen je 16 gesunde Kinder und Erwachsene ausgewählt werden. Es werden Probanden männlichen Geschlechts rekrutiert, um Einflüsse des Monatszyklus auf die Körpertemperatur auschließen zu können. Das Alter der Kinder wird zwischen sechs und zehn Jahre betragen, das der Erwachsenen zwischen 20 und 30 Jahre. Auschlußkriterien sind Überoder Untergewicht, allgemeine akute oder chronische Erkrankungen sowie Nikotin- oder Medika-

14 Altersabhängige Wirkungen hochfrequenter Felder 13 mentenkonsum. Weitere Voraussetzungen für die Teilnahme sind ausreichender Schlaf und kein Alkoholkonsum innerhalb von 24 Stunden vor dem Versuch. Die Probanden werden aus dem Bekanntenkreis und aus einer Schule rekrutiert. Vor dem Versuch werden die Probanden angehalten, keinen Sport zu treiben. Zudem werden sie gebeten, zwei Stunden vor dem Versuch nichts zu essen und keinen Kaffee zu konsumieren sowie am Tag des Versuchs vor dem Experiment keine Gespräche über ein Mobiltelefon oder ein schnurloses Festnetz-Telefon zu führen (SMS ist zugelassen). Das Einverständnis der Probanden bzw. deren Eltern (bei Minderjährigen) wird vor Versuchsbeginn eingeholt. Sowohl die Probanden als auch die Versuchsleitung können den Versuch jederzeit ohne Angabe von Gründen unterbrechen oder abbrechen. Die üblichen Datenschutzvereinbarungen werden eingehalten Ablaufprotokoll Das folgende vorläufige Protokoll ist für den Versuch vorgesehen. Die Messungen werden einfachblind durchgeführt. Der Proband weiß nicht, zu welchen Zeitpunkten während des Versuches tatsächlich Befeldung stattfindet und welche Seite des Kopfes gerade befeldet wird. Die Expositionseinrichtung erlaubt eine gewisse Bewegungsfreiheit (Abschnitt 3.2), so daß den Probanden während des Versuches das Lesen eines Buches oder einer Zeitschrift möglich ist. Es wird ebenfalls ein Videoprogramm zur Verfügung stehen. Der Versuch selbst wird nach folgendem Protokoll ablaufen: Einführendes Gespräch während einer dreißigminütigen Ruhephase nach dem Eintreffen, in dem die Probanden über die praktische Durchführung der Studie, ihr Ziel und die möglichen Risiken informiert werden Messung der Körpertemperatur im Gehörgang durch ein Infrarotthermometer Positionierung der Temperatursonden in beiden Gehörgängen und auf beiden Wangen, Beginn der Temperaturaufzeichnung Positionierung der Befeldungseinrichtung 15 Minuten Scheinbefeldung (Stabilisierung der Temperatur der Sonden im Gehörgang, beide Seiten des Kopfes) 15 Minuten Befeldung: entweder durch das Mobiltelefon (PCL 5, ca. 33 dbm Ausgangsleistung), linke Seite des Kopfes, weiterhin Scheinbefeldung auf der rechten Seite des Kopfes oder durch das generische Telefon mit einer 10 g Peak Spatial Average SAR von 2 W/kg, rechte Seite des Kopfes, weiterhin Scheinbefeldung auf der linken Seite des Kopfes 15 Minuten Scheinbefeldung (beide Seiten des Kopfes) 15 Minuten Befeldung: wie oben, aber andere Seite des Kopfes 15 Minuten Scheinbefeldung (beide Seiten des Kopfes) Versuchsende, Abbau der Befeldungseinrichtung und der Temperatursonden, Ende der Temperaturaufzeichnung Die konstante Scheinbefeldung auf der rechten Seite des Kopfes erlaubt eine akkurate Erfassung der Basistemperatur und etwaiger Schwankungen derselben. Die Scheinbefeldung auf der linken Seite des Kopfes vor und nach der Befeldung dient dem Vergleich mit der Basistemperatur rechts, damit Carry-Over-Effekte ausgeschlossen werden können. Die Scheinbefeldung

15 Altersabhängige Wirkungen hochfrequenter Felder 14 zwischen den Befeldungen dient der Abkühlung, falls tatsächlich eine Erwärmung des Gewebes nachgewiesen werden kann. Für den Versuch ist mit daher mit einem Zeitaufwand von etwa zwei Stunden zu rechnen. Die Probanden werden während der ganzen Versuchszeit betreut. Eine angemessene Aufwandsentschädigung der Probanden für die Teilnahme ist vorgesehen. Alle Messungen werden zur gleichen Tageszeit stattfinden; die Temperatur des Raumes, in dem die Messungen stattfinden, wird konstant gehalten und ebenfalls protokolliert. 4 Zusammenfassung Drei hochgenaue anatomische Modelle von Kinderköpfen sowie das Kopfmodell eines Erwachsenen wurden neu- bzw. weiterentwickelt und um die für das Projekt relevanten Hirnregionen (Thalamus, Hypothalamus, Pinealdrüse, Hippocampus) und eine Knochenmarksschicht ergänzt. Sämtliche Modelle liegen im sogenannten Compound -Format vor, das beliebige Positionierung im Rechengitter ohne Verlust der Detailtreue und beliebig feine numerische Auflösung erlaubt. Somit stehen für die im zweiten Arbeitspaket des Projektes durchzuführenden Simulationen geeignete Modelle zur Verfügung. Für die Erfassung der durch die Absorption der elektromagnetischen Felder hervorgerufenen Temperaturerhöhung wurde ein Setup entwickelt, das die Befeldung des Kopfes durch ein Mobiltelefon und eine generische Antenne ermöglicht. Dadurch ist es möglich, Erwärmungseffekte durch elektrische Verluste im Mobiltelefon getrennt von den durch die absorbierte Hochfrequenzleistung induzierten zu unterscheiden. Die Temperatur wird dabei durch Miniatursonden in Echtzeit auf der Hautoberfläche im Gehörgang und auf der Wange gemessen. Die Empfindlichkeit der Sonden ist ausreichend, um auch Temperaturschwankungen im Bereich einiger mk zu erfassen. Die genaue Dosimetrie und Unsicherheitsanalyse des Setups wird im Rahmen der Simulationen des zweiten Arbeitspaketes durchgeführt werden.

16 Altersabhängige Wirkungen hochfrequenter Felder 15 Literatur [Ackerman, 1998] Ackerman, M. J. (1998). The Visible Human Project. Proceedings of the IEEE, 86(3): [Benkler et al., 2006] Benkler, S., Chavannes, N., and Kuster, N. (2006). A new 3-D conformal PEC FDTD scheme with user-defined geometric precision and given stability criterion. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 54(6): [Chavannes et al., 2006] Chavannes, N., Futter, P., Ng, G. H., Tay, R., and Kuster, N. (2006). Virtual prototyping and failure synthesis: RF design and optimization of mobile device terminals. In Abstract Book of the 28th Annual Meeting of the Bioelectromagnetics Society, pp , Cancun, Mexico. PB-140 in Poster Session B, (13 June). [Chavannes et al., 2003] Chavannes, N., Tay, R., Nikoloski, N., and Kuster, N. (2003). RF design of mobile phones by TCAD: Suitability and limitations of FDTD. IEEE Antennas and Propagation Magazine. accepted see nc/tcad/03. [Christ et al., 2006a] Christ, A., Kainz, W., Hahn, E., Honegger, K., Rascher, W., Janka, R., Bautz, W., Kiefer, B., Schmitt, P., Hollenbach, H.-P., Chen, J., Shen, J.-X., Neufeld, E., Oberle, M., and Kuster, N. (2006a). Development of CAD based anatomical human body models of two adults and two children. In Proceedings of the EBEA 2007,?,?abstract. [Christ et al., 2006b] Christ, A., Samaras, T., Neufeld, E., and Kuster, N. (2006b). Untersuchung zu altersabhängigen Wirkungen hochfrequenter elektromagnetischer Felder auf der Basis relevanter biophysikalischer und biologischer Parameter. Technical report, IT IS Foundation, Zeughausstrasse 43, 8004 Zurich. (Bestandsaufnahme). [Kainz et al., 2005] Kainz, W., Christ, A., Kellom, T., Seidman, S., Nikoloski, N., Beard, B., and Kuster, N. (2005). Dosimetric comparison of the specific anthropomorphic mannequin (SAM) to 14 anatomical head models using a novel definition for the mobile phone positioning. Physics in Medicine and Biology, 50(14): [Mertens et al., 2001] Mertens, R., Kainz, W., and Kuster, N. (2001). Proposal for Simulating Environmental GSM Exposures for the PERFORM and REFLEX Projects. Technical report, Foundation for Research on Information Technologies in Society (IT IS), Zurich, CH. [Schmid et al., 2005] Schmid, G., Pipal, L., Widhalm, K., and Tschabitscher, M. (2005). Machbarkeitsstudie zur Untersuchung altersabhängiger Wirkungen hochfrequenter elektromagnetischer Felder auf der Basis relevanter biophysikalischer und biologischer Parameter. Technical report, ARC Seibersdorf Research GmbH, Bereich Informationstechnologiesn, Geschäftsfeld Sichere Mobilkommunikation. [Schönborn et al., 1998] Schönborn, F., Burkhardt, M., and Kuster, N. (1998). Differences in energy absorption between heads of adults and children in the near field of sources. Health Physics, 74(2):